CNS对运动机能的调控.ppt

1、第二节 中枢神经系统对运动机能的控制和调节,一、CNS对躯体运动机能的调节 二、CNS对内脏活动的调节,一、CNS对躯体运动机能的调节,脊髓对躯体运动的调节 脑干对躯体运动的调节 姿势反射 大脑皮层对躯体运动的调节 基底神经核的机能 小脑对躯体运动的调节,（一）脊髓对躯体运动的调节 Motor control by spinal cord,1、脊髓反射与运动单位 2、肌紧张和牵张反射,1）脊髓反射spinal reflex,膝反射、腹壁反射等；其中牵张反射为单突触反射； 脊髓前角运动N元 N元，其轴突支配梭外肌 N元，较小、分散在N元间，支配梭内肌，兴奋性较高，常持续放电调节肌梭敏感性。,2）

2、运动单位motor unit,一个N元及其轴突末梢所支配的全部肌纤维。 大型细胞：染色浅；分支多；支配白肌；兴奋阈高；收缩强、快；易疲劳；动力性运动单位Kinetic motor unit 小型细胞：染色深；分支少；支配红肌；兴奋阈低；收缩弱、时间长；不易疲劳；维持肌紧张；张力性运动单位 Tonic motor unit,附：红肌和白肌,慢肌：肌肉内收缩较慢的纤维，含肌红蛋白较多，又名红肌。线粒体多，储存脂肪多，脂类为主要能源，有氧化酶，血管丰富，收缩一次75ms，持久且不易疲劳。 快肌：肌肉内收缩较快的纤维，含肌红蛋白较少，又名白肌纤维。线粒体少，以糖原为能源，可进行糖原无氧代谢，收缩一次2

3、5ms，易疲劳。,2、肌紧张和牵张反射,牵张反射stretch reflex ：有N支配的肌肉，受外力牵拉伸长时，反射性引起受牵拉的同一肌肉反射性收缩。 叩击股四头肌腱股四头肌反射性收缩（膝反射） 躯体屈曲，牵拉伸肌抗重力肌收缩；保持姿势直立。,1)牵张反射的反射弧,感觉器：肌梭,肌 梭,肌f间的感受肌肉长度变化的梭形装置，长约几个毫米，外为结缔组织囊，梭内肌f6-12根，与梭外肌f并联。收缩成分位于两端感受装置在中间部。,核袋f：袋状，胞核集中于中央，对快速牵拉敏感。两端梭内肌受1 f支配。 核链f：核分散呈链状，对缓慢的持续牵拉较敏感。 吴苏娣，樊小力. 肌梭结构和功能的研究进展. 生理科

4、学进展，2002，33（2）：121-125。,传入神经,肌梭：If（A，12-20um） 感受螺旋状末稍兴奋；f （ A， 4-12um）主要感受花枝状末稍兴奋，传入冲动兴奋同一肌肉的N元。,中枢：脊髓（受高位中枢调节） 传出N：N元梭外肌收缩 效应器：梭外肌，尤其是伸肌。,2)牵张反射类型,腱反射tendon reflex：位相性牵张反射，快速牵拉肌肉核袋f螺旋状感受器 af 前角N元快肌收缩 膝跳反射（股四头肌），跟腱反射（腓肠肌） 。 单突触反射,肌紧张muscle tonus：紧张性牵张反射，慢速牵拉肌肉核链f花枝状及螺旋状感受器f,af 多突触前角N元 慢肌收缩 重力使关节屈曲牵拉

5、伸肌伸肌收缩。 多突触反射,腱器官,肌腱胶原f间的感受张力变化的装置；与梭外肌f串联。肌肉张力增强时兴奋（等长收缩或过度牵拉）,高氏腱反射：梭外肌张力增高或牵拉力量进一步加大高氏腱器官兴奋bf 抑制性中间N元 同一肌的N元 肌肉收缩停止（使张力不过分升高,避免肌肉损伤）a.bf传导速度最快，两者交互兴奋与抑制，使肢体快速屈伸。 高级中枢 环路影响肌肉紧张性： 脑干易化性冲动肌紧张 脑干抑制性冲动肌紧张,3）环路,N元梭内肌收缩（两端收缩成分收缩）肌梭敏感性传入冲动 N元兴奋梭外肌收缩，肌紧张,4)几种脊髓反射,屈肌反射：脊髓动物(C1以下)一侧肢体受伤害性刺激同侧肢体屈肌收缩，伸肌舒张，刺激加

6、强，范围可从手逐步扩至腕、肘、肩。 对侧伸肌反射：较强伤害性刺激一侧肢体同侧肢体屈曲，对侧伸肌收缩，肢体伸直维持姿势和平衡。,5）脊休克Spinal shock,脊髓高位(C5)断离后，断离水平以下躯体、内脏一切反射活动丧失的现象：感觉，随意运动丧失，肌张力减退或消失。外周血管扩张，血压，发汗停止，大小便潴留。,恢复过程：蛙数分，犬数天，人数周-数日。屈反射，腱反射较早搔爬反射，对侧伸肌反射一月左右排尿、排便反射（自动）3月后出汗、血压上升。 反射恢复后：伸肌反射较弱：表明高位中枢原有易化作用。发汗反射比原先强：表明高位中枢原有抑制作用。,脊休克原因： 脊髓失去高位中枢控制后的释放现象。非切断

7、与刺激本身（第二次断离不发生脊休克）,（二）脑干对躯体运动的调节 Motor control by brain stem,1、脑干网状结构对肌紧张的调节：易化（facilitation即加强）和抑制 抑制区 网状下行抑制系统 易化区 网状下行易化系统 易化或抑制运动神经元，直接调节肌肉的收缩 易化或抑制-运动神经元，通过-环路调节。后一种机制可能地主要的。,2、去大脑僵直Decerebrate rigidity,中脑上下丘之间切断（去大脑），动物表现全身肌紧张加强，四肢伸直，脊柱挺硬，角弓反张状态。 因伸肌（抗重力肌）紧张性亢进；牵张反射亢进，基本原理是失去高级中枢控制后，易化区与抑制区失去平

8、衡。,去大脑动物：抑制区失去高级中枢的兴奋冲动而紧张性大大削弱；易化区仅失去少量兴奋冲动而紧张性明显亢进 环路活动亢进肌肉僵直。,僵直:小脑前叶两侧,间脑某些区,苍白球等网状结构易化区网状脊髓束+ N元环路肌紧张 僵直: 内耳前庭刺激前庭核前庭脊髓束N元 肌紧张 大脑皮层运动抑制区,尾核,壳核,小脑前叶蚓部网状结构抑制区(延髓尾端腹内侧) 网状脊髓束 -N元 环路肌紧张 小脑前叶皮层部分浦氏细胞-前庭核前庭脊髓束N元肌紧张,僵直：由环路活动反射所致。去大脑动物切断背根，僵直消失。 僵直：前庭脊髓束兴奋，N元亢进所致的僵直（如去大脑动物，切断背根后，再去除小脑前叶）,(三) 姿势反射Postur

9、al reflex,定义：CNS调节骨骼肌紧张性或相应运动，以保持或改正身体在空间的姿势。如牵张反射、对侧伸肌反射、状态反射、翻正反射、直线加速运动反射、旋转加速运动反射等。,1.状态反射 Attitudinal reflex,头部与躯干相对位置改变反射性躯体肌肉紧张性改变。,1)迷路紧张反射Tonic labyrinthine reflex,内耳迷路(椭园囊、球囊)传入冲动前庭核调节躯体伸肌紧张。 仰卧伸肌紧张性最高 俯卧伸肌紧张性最低,2)颈紧张反射Tonic neck reflex,扭曲颈部颈髓中枢调节四肢伸肌紧张性。头扭向一侧下颏所指一侧伸肌紧张头后仰前肢伸肌紧张，后肢伸肌紧张头前俯后

10、肢伸肌紧张，前肢伸肌紧张人在去皮层僵直时可表现出上述反射。,2.翻正反射 Righting reflex,推倒动物或脚朝天下抛中脑反射地翻正。 过程：头部位置不正，由视觉、耳石刺激头部翻正头与躯干位置不正，刺激颈关节，韧带肌肉前肢躯干位置翻正后肢翻正四足先着地。毁坏迷路、蒙蔽双眼不能翻正。,（四）大脑皮层对躯体运动的调节Motor control by the cerebral cortex,分区：根据皮层N元结构、功能特征可分成52区，称Brodmann分区,1、大脑皮层运动区,主要运动区：中央前回4区（第一运动区）、6区（运动前区） 辅助运动区 其他运动皮层,皮层运动区的构筑学特点,细胞的

11、分层 运动柱：皮层运动区的纵向柱状结构 motor column 一个柱控制同一关节几块肌肉活动，一块肌肉可接受几个运动柱的控制。,新皮层neocortex的分层,分子层：少量细胞、有顶树突 外颗粒层：多小锥体细胞，少量星状细胞 外锥体细胞层：多中等锥体细胞 内颗粒层：小星状细胞为主 感觉皮层最厚 内锥体细胞层：大锥体细胞为主 运动皮层最厚 多形细胞层：梭形细胞锥体细胞、颗粒细胞,运动区的感觉、运动功能：能接受感觉皮层、小脑、基底N节的反馈信息。经分析整合下行调节前角细胞活动,躯体运动区的功能特征,交叉性支配：支配对侧躯体运动，但头面部除下部面肌、舌肌外，其余为双侧支配。 机能定位精确而倒置排

12、列，下肢区在顶部，上肢中间部，头面在底部，但头面部本身正立。 运动精细者代表区大（大姆指区大于躯干区多倍）主要使个别肌肉收缩,中央前回损伤的不同表现,猫犬双侧皮层运动区切除，能站立、奔跑。 灵长类双侧皮层运动区切除，运动麻痹、四肢肌张力亢进。如单侧切除虽对侧手指不灵巧，可奔跑站立。 人类：单侧中央前回损伤对侧肢体完全失去随意运动能力；痉挛性麻痹。严格4区损伤，四肢远端肌肉麻痹，弛缓性，须损伤6区后肢体近端肌肉麻痹，伴痉挛。,2、锥体系Pyramidal system,由皮层运动区锥体细胞发出至脊髓和脑干的神经纤维组成的支配下运动N元的传导束，称为锥体束（系），包括皮质脊髓束、 皮质脑干束,1）

13、锥体束组成,2-3自4区5层大锥体细胞 Betzs cell，直径10-20m； 大部自4、6、 3-1-2、5、7、区较小锥体细胞； 1020与前角细胞成单突触联系（远端肌多）,2）锥体系功能,控制运动N元 发动肌肉运动 控制N元调整肌梭敏感性，配合运动 控制中间N元改变拮抗肌运动N元运动，合适强度 锥体束主要对四肢远端肌肉作精细调节，并可影响植物性功能,3、锥体外系 Extrapyramidal system,经典锥体外系：指皮层下尾核、苍白球、黑质、红核等下行控制低级N元的系统 皮层起源的锥体外系 旁锥体系：Parapyramidal system,锥体外系的皮层起源,几乎包括全部大脑皮

14、层。主要来源：顶额叶感觉运动区，辅助运动区；起源与锥体系互相重叠；一般属中、小型锥体细胞，轴突短，多次接替，经网状、顶盖、红核、前庭、橄榄脊髓束脊髓运动N元,锥体外系功能,调节肌紧张 协调肌群运动 双侧性控制肌肉运动,（五）基底神经节对躯体运动的调节Motor control by the basal ganglia,1、基底神经核的组成及神经联系 基底神经核basal ganglia ：大脑皮层下主要管运动调节的若干神经核群，包括尾状核、壳核（新纹状体）、苍白球（旧纹状体）、底丘脑核、中脑黑质、红核。,2、基底神经核功能,鸟类以下动物：运动最高级中枢；哺乳动物退居为皮层下运动中枢，接受皮层投

15、射。 三条回路间接调节随意运动稳定度，控制肌紧张，处理本体感觉传入信息。 苍白球丘脑皮层；苍白球底丘脑丘脑皮层；纹状体黑质丘脑皮层,3、基底神经节损伤的临床表现,1）运动过少，肌紧张过强，以震颤麻痹 paralysis agitans (巴金森氏病 Parkinsens disease)为代表。 黑质纹状体皮层 L-dopa，可缓解肌肉强直和动作缓慢,2）运动过多，肌紧张过弱，以舞蹈病 chorea 为代表。 症状：不自主的上肢和头部舞蹈样动作。 机制：可能尾核病变，皮层纹状体苍白球丘脑皮层抑制性回路受损。 纹状体内胆碱能和GABA 能神经元功能减退，使黑质多巴胺能神经元功能相对亢进。,（六）

16、小脑对躯体运动的调节 Motor control by the cerebellum,1、小脑结构、分部： 绒球小结叶：与前庭核密切联系。属古小脑 前叶（及后叶后部）主要接受脊髓来的纤维，属旧小脑 后叶，外侧：主要接受大脑经脑桥来的纤维，属新小脑,从前庭、脊髓、脑桥来的苔状传入f，及下橄榄核来的爬行传入f，直接或经若干中间N元作用於浦氏抑制性N元抑制其他核团，并反馈至大脑。,2、小脑功能,1）维持身体平衡：主要是绒球小结叶功能。 反射途径：前庭器官前庭核绒球小结叶前庭核脊髓运动N元肌肉 切除绒球小结叶：站立不稳（肌肉协调仍好）不发生晕船病。头位同先于特定位置时出现眼震颤(位置性眼震颤)。,2）

17、调节肌紧张：主要是旧小脑功能 (1)易化肌紧张 (2)抑制肌紧张,3）协调随意运动：主要是新小脑功能 接受大脑来的f经齿状核换元后发出纤维形成二个反馈环路大脑、小脑丘脑大脑；小脑红核一下橄榄核小脑环路。使小脑在接受大脑冲动同时，又接受从肌肉来的反馈信息。两者进行对比，通过负反馈纠正皮层的运动冲动，使动作精细协调。,运动共济失调ataxia：随意运动力量、方向、速度、范围扰乱，不能完成精巧动作，轮替运动不能adiodochokinesis 意向性震颤intention tremor肌张力减退atonia四肢乏力asthenia,4）小脑其他功能,接受多种感觉f投射；能在小脑皮层上找到对应大脑皮层

18、感觉区的区域。刺激小脑皮层能在皮层相应区引出电位变化。故与大脑感觉功能有密切联系。,二、中枢神经系统对内脏活动的调节Visceral control by the central nervous system,Bichat 1802 动物性生命：指躯体功能，骨骼肌、感官活动 植物性生命：指内脏功能，包括循环、气体交换、物质吸收、排泄等活动，为动植物共有的活动。 Reil (1857)首先应用此概念，并提出植物性神经系统，又称内脏神经系统Visceral nervous system 或自主神经系统Autonomic nervous system,（一）自主神经系统概述 （二）自主神经系统的兴奋

19、传递 （三）CNS对内脏机能的调节,（一）自主神经系统概述Structure and function of Autonomic nervous system,1、自主神经系统的一般结构特征,见讲稿,1）交感神经,起源：T1-L2-3脊髓节灰质侧角，节前纤维经椎旁或椎前N节节后纤维 N节离脏器远，节后f长; 作用广泛，支配几乎所有内脏。,2）副交感神经,起源：、脑神经副交感f；骶2-4侧角(骶副交感核)盆N N节离脏器近（器官旁或壁内）; 作用范围局限，汗腺、竖毛肌、皮肤肌肉血管、肾上腺髓质等器官无副交感支配,2、自主神经系统的功能特征,1)双重神经支配 2)相互作用：一般呈拮抗性 3)紧张性

20、作用 切断迷走N心跳加快 切断心交感N心率减慢 4)外周作用有兴奋性和抑制性两种 5)外周作用与效应器机能状态有关,(二) 自主神经系统的兴奋传递,胆碱能纤维 拟毒蕈碱作用：受体-G蛋白；M1-5亚型；阿托品 拟烟碱作用：N1-2 肾上腺素能纤维：1、2 ；1-3 ；受体活动与调控细胞膜上的钾离子通道有关；antagonist 自主神经末梢的递质共存,（三）CNS对内脏机能的调节,1、脊髓对内脏活动的调节 2、脑干对内脏活动的调节 3、小脑对内脏活动的调节 4、边缘系统对内脏功能的调节 5、新皮层对内脏活动的调节,1、脊髓对内脏活动的调节 Visceral control by the spi

21、nal cord,C5水平断离脊髓动物能完成以下反射： 血管张力反射：维持血管紧张性，但体位性调节血压能力甚差 排尿、排便反射：抓爬皮肤，可反射地排尿，自动，膀胱排空不全 发汗反射：损害性刺激可发汗；但体温调节性功能消失,2、脑干对内脏活动的调节Visceral control by the brain stem,延髓：基本生命中枢vital center，损伤时危及生命，吞咽、咳嗽、喷嚏、呕吐等反射整合部位。 脑桥：前端1/3呼吸调整中枢；头端背外侧网状结构逼尿反射中枢。 中脑：瞳孔对光反射中枢；外侧被盖部，怒叫中枢。,3、小脑对内脏活动的调节,4、边缘系统对内脏功能的调节,1878，Broca，大脑边缘叶limbic lobe；1937，Papez，边缘环路limbic circuit；1952，Maclean，边缘系统limbic system 边缘叶与其密切相关的有关皮层，皮层下结构，下丘脑及中脑部位，统称边缘系统,1）边缘系统的定义及组成,指那些由前脑古皮层、旧皮层演变而来的结构以及位于附近并与这些结构具有密切组织学联系的神经核团。包括扣带回、眶回、胼胝体下回、梨状区、海马